Guión de la práctica 1: Optimización de la división inventarial para el manejo y conservación de ecosistemas
- Versión: v.2022-2023
- Asignatura (titulación): Sistemas de Información Geográfica y Ecología Espacial (Máster GEOFOREST)
- Autores: Francisco José Ruiz Gómez (g72rugof@uco.es) y Mari Ángeles Varo Martinez (mavaro@uco.es)
- Duración: 3 horas.
Objetivo:
Desarrollar una aplicación práctica de segmentación del territorio con la herramienta QGis basada en la aplicación de algortimos de optimización multiobjetivo.
Instrucciones para la Práctica:
- Lea detenidamente toda la guía
- Verifique que cuenta con los elementos de hardware, software, red e inputs necesarios.
- Descargue toda la información necesaria para la práctica (ver presentación 2)
- Identifique y complete la información que se le solicita
- Utilice el material como se lo indica el profesor
- Al concluir el ejercicio participe en la socialización de las diferentes respuestas expuestas
Materiales:
| DESCRIPCIÓN | NOMBRE Y LOCALIZACION |
|---|---|
| Guión de la práctica | UDII_P1_GUIA.pdf / Moodle |
| Datos suministrados | Focos_heterobasidium.tiff / Moodle Andalucia_Provincias.rar / Moodle Inventario_pinar |
| Datos disponibles On-Line | Varios / Revisar Presentación 2 |
Introducción:
En la presente práctica calcularemos, manipularemos y representaremos diferentes tipos de capas, para obtener un raster virtual que servirá de base para realizar la segmentación del territorio en base a factores ecológicos como la presencia de la especie, la presencia de daños por patógenos, y las zonas más favorables para la especie (caucas, exposición y altitud, ) y otros factores asociados a la logística y al manejo de la especie, como la distancia a caminos, o la pendiente.
Desarrollo de la práctica:
El alumno debe haber seguido los pasos de la Presentación 2 y haber descargado las capas de información necesarias.
Cargar capas en QGIS:
- Capa de límites del monte:
- No podemos partir del KML utilizado para descargar el MDT del PNOA
porque lo guardamos en un SRC de coordenadas geográficas (WGS86). Hay
que descargar y cortar los límites del monte según indica la
Presentación 2 y a continuación epxortarlos del siguiente modo:
- Seleccionar la entidad correspondiente en la tabla de atributos
- En el menú “Edición”, copiar objetos seleccionados y pegar como nueva capa vectorial
- Guardar los límites de la propiedad en formato SHP. Comprobar el SRC.
- La capa de limites contiene dos geometrías, pero solo necesitamos la correspondiente al Tramo II (la grande situada al sur) (Fig. 1). Eliminaremos la geometría superior con la herramienta “Borrar parte” del menú “edición”, activando antes la edición de la capa.
- No podemos partir del KML utilizado para descargar el MDT del PNOA
porque lo guardamos en un SRC de coordenadas geográficas (WGS86). Hay
que descargar y cortar los límites del monte según indica la
Presentación 2 y a continuación epxortarlos del siguiente modo:
- Capa de puntos de presnecia de pinsapo
- Cargar el CSV con el Administrador de Fuentes de Datos (Fig. 2)
- Exportar el archivo
- Recorte de capas de información por los límites de la zona de
estudio:
- Modelo digital de elevaciones: Cortar con la herramienta de GDAL, “cortar raster por capa de máscara”, del cajón de herramientas de procesos, utilizando las siguientes opciones (Fig. 3):
Si el proceso da error, habrá que comprobar la geometría de los límites del terreno. La opción más probable es que haya una intersección entre algunos puntos del contorno
- Capa de vías:
- Añadir desde la carpeta descargada del DERA (IECA) tantas capas como sean necesarias (las que tengan presencia en el interior de los limites del monte) al proyecto de QGis
- Preseleccionar los elementos de una de las dos capa de forma manual, con la herramienta “Seleccionar por localización”: Menú “Vectorial”>“Herramientas de Investigación”, utilizando la capa de los límites del monte. Copiar la selección y pegarla como nueva capa vectorial temporal (herramientas del menú “Edición”)
- Repetir el proceso con la segunda capa, pero en lugar de pegar las geometrías en una nueva capa vectorial, realizar el pegado en la capa vectorial temporal creada anteriormente.
- Recortar con la herramienta de GDAL “Cortar vectorial por capa de máscara”
- Capa de puntos de inventario y de presencia de
Heterobasidium:
- Estas capas se recortarán cuando las tengamos en formato Raster, tras el cálculo del raster de distancias y la interpolación, siguiendo el mismo procedimiento que para el recorte del MDE (Fig. 3).
Preparación del entorno:
En este paso vamos a manipular y preparar las capas de información vectorial necesarias para crear posteriormente los archivos raster que usaremos en la segmentación.
- Capa de cauces:
- De entre las capas vectoriales de hidrología descargadas del IECA, deberíamos cargar en nuestro proyecto las capas correspondientes a cursos de agua (03_01_Rio.shp).
- Después utilizaremos la herramienta Cortar vectorial por capa de máscara para quedarnos unicamente con los cauces que pasen por nuestra zona de trabajo
- En nuestro caso, vamos a necesitar los cauces secundarios y los
canales de drenaje, pues serán áreas hidrológicamente favorables para el
pinsapo por la humedad. Esta capa la debemos obtener a partir del MDT,
por lo que si no encontramos otros cursos de agua artificiales,
utilizaremos solo la capa de canales extraida del siguiente modo:
- Realizar un recorte por extensión del MDT para la zona de trabajo. EL recorte por capa de máscara nos daría error debido al hueco del raster que se produce en el contorno.
- Utilizando la herramienta de SAGA Red de canales y cuencas de drenaje (Fig. 4), extraemos los canales con los parámetros por defecto.
- Recortamos los canales al área de trabajo a través de la herramienta Cortar vectorial por capa de máscara
Tras establecer el SRC adecuado y hacer la capa permanete (guardarla en el disco duro), realizaremos un recorte de la capa quedándonos únicamente con las entidades y partes de entidades que se encuentren dentro de los límites de la zona de trabajo, a través de la herramienta de GDAL Cortar vectorial por capa de máscara.
Finalmente añadiremos mediante la calculadora de campos, un campo o columna en la tabla de atributos que denominaremos CAUCE y cuyo valor será 1 para todas las entidades. Este campo lo utilizaremos después para la rasterización.
- Capa de caminos:
- Añadiremos al proyecto todas las capas de la carpeta *Transportes y comunicaciones” que nos descargamos del DERA (IECA).
- A continuación recortaremos las capas vectoriales una a una, utilizando los límites de la zona de trabajo-
- Finalmente uniremos las diferentes capas resultantes seleccionando las entidades y utilizando las opciones copiar y pegar del menú edición.
- También le añadiremos con la calculadora de campos un campo llamado CAMINOS que utilizaremos para el rasterizado posterior.
- Capa de focos de Heterobasidium:
- En esta capa unicamente tenemos que añadir el atributo FOCOS mediante la calculadora de campos, para luego usarlo en la rasterización. Le daremos el valor 1.
Preparación de capas raster:
A continuación vamos a crear y preparar los raster que posteriormente utilizaremos para generar el raster virtual. Todos los raster deben tener la misma resolución, que será de 10 x 10 m.
Capas raster de distancias a elementos
- Raster de proximidad a zonas de drenaje:
- En primer lugar rasterizaremos la capa vectorial de canales de drenaje, mediante la herramienta Raster -> conversión -> rasterizar, utilizando el campo CAUCE (Figura 5,a).
- Posteriormente, calcularemos el raster de proximidad con la herramienta de GDAL (Figura 5,b). Atención: No usar Proximity buffer pues el proceso es demasiado lento y bloqueará el equipo.
- Indicamos el SRC de la capa y recortamos el resultado por los límites de la zona de trabajo.
Raster de proximidad a caminos:
Repetir los pasos realizados para el raster de proximidad a zonas de drenaje, con el archivo vectorial de caminos y senderos.
Usaremos el atributo CAMINOS para la rasterización.
Raster de distancia a focos de Heterobasidium:
- Repetir los pasos realizados anteriormente, con el archivo vectorial de focos de Heterobasidium.
- Usaremos el atributo FOCOS para la rasterización.
Nota: Si en alguna ocasión la herramienta de rasterización por defecto falla,probar con la herramienta Feature to raster de SAGA.
Capas raster de variables distribuidas
- Raster de relieve (exposición):
- Utilizaremos el MDT recortado para calcular la exposición mediante la herramienta Raster -> Analisis -> aspecto.
- Raster de presencia (densidad) de pinsapo:
- Para realizar el raster de densidad de pinsapo utilizarermos la interpolación inversa a la distancia (IWD) de GDAL, con las opciones que se observan en la Figura 6.
- Después cortaremos el raster por capa de máscara utilizando los límites del área de trabajo.
- Finalmente reclasificaremos el raster utilizando la herramienta r.reclass de GRASS (Figura 6), con las siguientes reglas de reclasificación:
| INTERVALO | NUEVO VALOR |
|---|---|
| 0 thru 49.999 | 0 |
| 50 thru 199.999 | 100 |
| 200 thru 399.999 | 300 |
| 400 thru 599.999 | 500 |
| 600 thru 799.999 | 700 |
| 800 thru 1000 | 900 |
Raster virtual:
En el siguiente paso uniremos los raster en un raster virtual utilizando la herramienta disponible en el menú Raster -> miscelanea -> construir raster virtual (Figura 79 .
Segmentación con Orfeo Toolbox:
El último paso de la práctica consiste en realizar la segmemtación con la herramienta de Orfeo, localizada en l aventana de herramientas, en el desblegable OTB -> Segmentation -> Segmentation. Utilizaremos un radio espacial de 10 m (el tamaño del pixel) y un numero de pixeles mínimo de 1000 para no tener segmentos demasiado pequeños (Figura 8):
Se recomienda a los alumnos probar a realizar diferentes raster virtuales cambiando las capas de entrada y comprobar la diferencia entre los resultados.
Resultado de la práctica
El resultado que obtendremos de la segmentación hay que transformarlo en capa vectorial para visualizarlo correctamente y comprobar las unidades sobre el terreno.
Como se puede observar en la Figura 9, la delimitación de los cantones presenta unos bordes irregulares, pero las estructuras tienen una buena correspondencia con la distribución y las diferencias de la masa, así como con las diferencias en la exposición de las laderas, o la densidad de pinsapo. A partir de esta segmentación, un técnico podría refinar las unidades, dándole a la división inventarial del monte un sentido más ecológico, en el que las unidades de gestión se definan en mayor medida por las características ecológicas de la zona respecto al pinsapo.